一种新的植物形态结构表达模型

为模拟真实植物的具体外观形态,提出了一种植物形态结构表达模型。该模型从拓扑结构和几何结构两个角度对植物形态进行描述,将拓扑结构与归一化植物器官相结合构造形态结构。模型以叶元为描述植物形态结构的单位,保留了形态结构的细节信息,并用生长特征对形态结构进行归类,大大节省了植物模拟时所需数据量。选取松树的形态结构,使用模型对其进行模拟实验。结果验证了模型的可行性和有效性。模型能够用于自然景观模拟、植物可视化、计算机辅助设计等领域。     

基于双尺度自动机模型的植物花序模拟

以几种典型花序的模拟为例,探讨了应用双尺度自动机模型模拟花序的方法。通过在双尺度自动机模型中引入“同步生长机制”和“重复生长机制”,能够模拟所有植物学中给出的花序类型。并通过应用“生长延时机制”,实现了“向顶开花”和“向基开花”两种开花顺序的模拟,避免了L系统用成花信号控制的缺点,最后通过与L系统的比较,证明了该方法简单实用。     

快速构造植物几何结构的子结构算法

顺序地模拟符合植物学生物特征的复杂树结构会占用很多计算机资源。为减少对计算机资源的占用，提出了一种从最简单的子结构起，通过子结构的引用来形成复杂结构的方法。由于在该方法中重复出现的结构只被计算一次，因此不仅可以提高复杂结构的计算速度，而且可以降低几何信息的存储量。该几何信息不仅包括所模拟植物在各个生长周期的结构，而且包括了每个子结构的具体形态。尽管这是一种自上而下的算法，但由于子结构方法能够实现弯曲枝条的模拟，并能产生重复生长的结构和花序结构，因此具有通用性。